(57)【要約】  冷却空洞および複雑な燃焼表面を含む内燃機関用のピストンが提供される。ピストンは、たとえばハイブリッド誘導溶接によって下部材に接合される上部クラウン部材を含む。複雑な燃焼ボウルは、鍛造によって上部クラウン部材に形成される。燃焼ボウルは、少なくとも１つの突出部、典型的には互いに離間される複数の突出部を含む。鍛造するステップの後、接合するステップの前に、突出部間の空間の反対側に位置する下方クラウン表面の部分が加工され、突出部に正反対に位置する部分は鍛造されたままで残される。クラウン部材は、たとえばハイブリッド溶接によって、下部材に接合される。
2019509432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンであって、
中心軸の周りに周方向に延在する外側リムと、前記外側リムから垂下するリングベルトの上部分と、前記リングベルトの反対側に前記外側リムから内側に垂下する燃焼ボウルとを含む上部クラウン部材を備え、前記燃焼ボウルは、少なくとも１つの突出部を含み、前記ピストンはさらに、
前記リングベルトの下部分と、前記リングベルトから垂下する側壁とを含む下部材を備え、前記側壁は、ピンボアを提示するピンボスによって互いに離間されており、前記リングベルトの前記下部分は、前記リングベルトの前記上部分に接合されている、ピストン。
【請求項２】
中心軸の周りに周方向に互いに離間される複数の突出部を含む、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記上部クラウン部材は、前記燃焼表面の反対側の下方クラウン表面を含み、前記突出部の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分は、鍛造されたままの状態のままで残されており、前記突出部間の空間の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分は、加工される、請求項２に記載のピストン。
【請求項４】
前記突出部は、大きさが等しく、等距離で互いに離間されている、請求項２に記載のピストン。
【請求項５】
隣接する突出部間の各空間は、凹状面を提示する、請求項４に記載のピストン。
【請求項６】
各突出部は、前記外側リムから前記燃焼ボウルの基部まで延在し、前記燃焼ボウルの前記基部は、少なくとも１つの突出部から上方向に延在して前記ピストンの前記中心軸に頂点を形成する、請求項１に記載のピストン。
【請求項７】
前記上部クラウン部材は、前記燃焼表面の反対側に面する下方クラウン表面を含み、前記上部クラウン部材は、前記下方クラウン表面から、前記中心軸の周りに周方向に延在する内側リブの上部分を含み、前記下部材は、前記内側リブの前記上部分に接合される前記内側リブの下部分を含み、前記下部材は、前記リングベルトの前記下部分から前記内側リブの前記下部分まで延在する下壁を含み、前記内側リブおよび前記リングベルトおよび前記下壁および前記下方クラウン表面は、それらの間に冷却空洞を規定する、請求項１に記載のピストン。
【請求項８】
前記上部クラウン部材は、前記中心軸の周りに周方向に、互いに離間される複数の突出部を含み、
前記突出部は、大きさが等しく、等距離で互いに離間されており、
各突出部は、前記外側リムから前記燃焼ボウルの基部まで延在し、
前記燃焼ボウルの前記基部は、前記突出部から上方向に延在して前記中心軸に頂点を形成し、
前記突出部間の各空間は、凹状面を提示し、
前記突出部の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分は、鍛造されたままの状態で残されており、
前記突出部間の前記空間の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分は、加工されている、請求項７に記載のピストン。
【請求項９】
ピストンを製造する方法であって、
中心軸の周りに周方向に延在する外側リムと、前記外側リムから内側に垂下する燃焼ボウルと、前記燃焼ボウルの反対側に前記外側リムから垂下するリングベルトの上部分とを含む上部クラウン部材を提供するステップを備え、前記燃焼ボウルは、少なくとも１つの突出部を含み、前記方法はさらに、
前記リングベルトの下部分と、前記リングベルトから垂下する側壁とを含む下部材を提供するステップを備え、前記側壁は、ピンボアを提示するピンボスによって互いに離間され、前記方法はさらに、
前記リングベルトの前記下部分を前記リングベルトの前記上部分に接合するステップを備える、方法。
【請求項１０】
前記上部クラウン部材を提供するステップは、材料の片を鍛造することと、前記鍛造するステップの間に前記少なくとも１つの突出部を有する前記燃焼ボウルを形成することとを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記鍛造するステップは、９５０℃より高い温度での熱間鍛造、または７５０〜９５０℃の範囲にある温度での温間鍛造を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記鍛造するステップは、中心軸の周りに周方向に、互いに離間される複数の突出部を形成することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記上部クラウンは、下方クラウン表面を含み、前記突出部間の空間の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分を加工するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記突出部の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分を、鍛造されたままかつ加工されない状態で残すことを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記下方クラウン表面に沿った、前記ピストンの周りに延在する環状溝を加工することを含み、加工された前記環状溝は、鍛造されたままの部分と前記リングベルトとの間に位置する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記鍛造するステップの後、前記燃焼ボウルの加工が行われない、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記接合するステップは、溶接または接着を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記接合するステップは、ハイブリッド誘導溶接を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記上部クラウン部材は、前記燃焼表面の反対側に面する下方クラウン表面を含み、前記上部クラウン部材は、前記下方クラウン表面から、前記中心軸の周りに周方向に延在する内側リブの上部分を含み、前記下部材は、前記内側リブの下部分を含み、前記下部材は、前記リングベルトの前記下部分から前記内側リブの前記下部分まで延在する下壁を含み、
前記接合するステップは、前記内側リブの前記下部分を前記内側リブの前記上部分に接合することと、前記内側リブと前記リングベルトと前記下壁と前記下方クラウン表面との間に冷却空洞を形成することとを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記上部クラウン部材を提供するステップは、材料の片を鍛造することと、前記鍛造するステップの間に複数の前記突出部を有する前記燃焼ボウルを形成することとを含み、前記突出部は、中心軸の周りに周方向に互いに離間され、
前記鍛造するステップは、９５０℃より高い温度での熱間鍛造、または７５０〜９５０℃の範囲にある温度での温間鍛造を含み、
前記接合するステップは、ハイブリッド誘導溶接を含み、
前記接合するステップの前に、前記突出部間の空間の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分を加工するステップと、
前記接合するステップの前に、前記下方クラウン表面に沿って前記ピストンの周りに延在する環状溝を加工するステップとをさらに備え、加工された前記環状溝は、鍛造された部分と前記リングベルトとの間に位置し、前記方法は、
前記突出部の反対側に位置する前記下方クラウン表面の部分を鍛造されたままかつ加工されていない状態で残すステップをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１６年３月２３日に提出された米国特許出願第１５／０７８，８１３号の利益を主張し、参照により内容全体がここに組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本発明は、概して、内燃機関、特にディーゼルエンジン用のピストンに、より特定的にはオイル空洞を有するピストンに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
特にディーゼルエンジンに関する内燃機関用途において、冷却オイルのための閉じられた空洞を有して形成される本体を備えるピストンを提供することが知られている。オイルは、空洞を通って循環し、燃焼の熱からのダメージに敏感であるピストンの部分を冷却する。ピストンの燃焼ボウルの周りの外側リムは、過熱されたとき特にダメージに対して敏感である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却空洞は、概ね環状または一定の断面を有するリング形状であり、ピストンリングベルトの内部にかつ頂部壁およびピストン本体の外側リムに隣接して設けられる。空洞は、燃焼ボウルに隣接した内壁によって画定されている。オイル空洞は、開かれているか、閉じられているかのいずれかであり得る。閉じられている場合、空洞チャネルは底壁によって底部において閉じられている。閉じられた空洞のために、注入口が冷却オイルを空洞の中へ受容するために底壁に設けられてもよく、または冷却オイルは他の手段によって空洞に供給されてもよい。
【０００５】
慣例的には、ディーゼルエンジンの燃焼ボウルは、環状の対称形状を有し、外側リムから凹んだ中央部分までの滑らかな途切れない表面を有する。しかしながら、今日では、新たなボウルは、非慣例的または複雑な形状を有して設計される。燃料をより効率的にかつ望ましくない排出物をより少なくして燃焼させるために、これらの非慣例的な形状が利用されることが理解される。しかしながら、複雑なボウル形状は、従来のピストン空洞でのボウルおよび外側リムの冷却をより困難にする。旋削動作による従来の加工は、複雑な形状の燃焼ボウルと類似のまたは対応する複雑な形状を有するオイル空洞を提供しないだろう。
【０００６】
燃焼ボウルとオイル空洞との間の構造の相違が、大幅に異なる厚さを有する壁、またはオイル空洞の中で循環されるオイルによって適切に冷却されないほど厚い壁を作り出す場合、材料が過熱し得る場所に、ピストンの「ホットスポット」が生じることがある。ホットスポット領域は、材料が割れたり欠けたりすることがあるピストンにおける脆弱な場所を作り出し得る。ピストンが欠けた場合、これが多額の支出、場合によっては新しい車両用のエンジンの原因を生じさせるエンジン不良を生み出し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の概要
本発明の１つの局面は、過熱の問題を低減するために、複雑な燃焼ボウル設計を有して形成される内燃機関用のピストンを提供する。ピストンは、外側リムから垂下するリングベルトの上部分と、リングベルトの反対側に外側リムから内側に垂下する燃焼ボウルとを含む。燃焼ボウルは、少なくとも１つの突出部、典型的には中心軸の周りに周方向に互いに離間される複数の突出部を含む。ピストンの下部材は、リングベルトの上部分に接合されるリングベルトの下部分を含む。下部材は、リングベルトから垂下する側壁も含み、側壁は、ピンボアを提示するピンボスによって互いに離間される。
【０００８】
本発明の別の局面は、ピストンを製造する方法を提供する。当該方法は、中心軸の周りに周方向に延在する外側リムと、外側リムから内側に垂下する燃焼ボウルと、燃焼ボウルの反対側に外側リムから垂下するリングベルトの上部分とを含む上部クラウン部材を提供することを含む。燃焼ボウルは、少なくとも１つの突出部を含む。当該方法は、リングベルトの下部分と、リングベルトから垂下する側壁とを含む下部材を提供することをさらに含み、側壁は、ピンボアを提示するピンボスによって互いに離間される。当該方法は、リングベルトの下部分をリングベルトの上部分に結合することを含む。
【０００９】
本発明のこれらのおよび他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明および添付の図面と結び付けて考慮されたとき、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】１つの例示の実施形態に係る閉じられたオイル空洞を有するピストンを示す図である。
【図２Ａ】複雑な燃焼ボウルの例を模式的に示す図である。
【図２Ｂ】複雑な燃焼ボウルの例を模式的に示す図である。
【図２Ｃ】複雑な燃焼ボウルの例を模式的に示す図である。
【図３】燃焼ボウルの代表的な複雑形状を表すピストンクラウンの模式的な平面図である。
【図４】線４−４に沿ったかつ矢印の方向における、図１に示されるようなピストンクラウンの断面を示す図である。
【図５】オイル空洞の少なくとも１つの表面の機械旋削の結果として生じる、図４に類似のピストンクラウンの別の断面を示す図である。
【図６】本発明に従ったシステムの実施形態および方法のフローチャートである。
【図７】別の例示の実施形態に係る複雑形状を有する燃焼ボウルを含むピストンの斜視図である。
【図８】下部材に接合する前の、図７のピストンの上部クラウン部材の断面を示す図である。
【図９】上部クラウン部材を下部材に接合した後の、図７のピストンの断面図である。
【図１０】図７のピストンを形成するために用いられる例示の方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な説明
図１には、燃焼ボウルが複雑形状を有する場合に本発明が利用され得る代表的なピストン１００が示される。ピストン１００は、ピストンクラウン部材１０と、側壁１０４およびピンボス１０６を含む下部材１０２とを含む。ピストンクラウン１０および下部材１０２は、好ましくは摩擦溶接によって、ともに固定的に取り付けられて完全なピストン１００を形成する。
【００１２】
ピストン１００は、ピストン、好ましくは上面、燃焼ボウル、および外側リムの温度を許容可能な温度制限内に維持するためにオイルが循環する、オイル空洞を有する。オイル空洞は、クラウン部材１０に配置されるオイル空洞チャネル１０５を含む。オイル空洞は、技術分野において周知であるように、開かれているか、閉じられているかのいずれかであり得る。閉じられている場合、オイル空洞の底壁は、典型的には下部材１０２の一部として含まれる。
【００１３】
図３には、代用的な複雑な燃焼ボウル１２を有するピストンクラウン部材１０が表される。ボウル１２の形状は、本質的に、４つの側部１５，１６，１７，および１８を有する四角形である。示される形状では、側部は、丸みを帯びた角部２１，２２，２３，および２４を有して真っ直ぐである。
【００１４】
燃焼ボウルの形状および側部１５〜１８の直線性は複雑な燃焼ボウルの単なる一例であることが理解されるべきである。本発明に従えば、燃焼ボウルは、任意の外周形状または内部形状を、任意の側部または側部分の数で有してもよい。側部および内面も、たとえば示されるように真っ直ぐである、または湾曲している、またはアーチ状である任意の形状を有してもよく、真っ直ぐである、湾曲している、もしくはアーチ状である、または突起、突出部、凹部、リブなどを有するセクションもしくは部分を有してもよい。加えて、角部２１〜２４、または側部分間の交点もしくは接合部が任意の形状を有してもよく、ボウルの中へ突出し、またはそこから凹んでいてもよい。
【００１５】
ピストンボウルの形状は、図２Ａに示されるようにその外周全体において複雑であってもよく、図２Ｂに示されるようにボウルの径方向内側の領域において複雑であってもよく、または図２Ｃに示されるように外周および内側領域の両方に関して複雑であってもよい。図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、複雑形状の燃焼ボウルのこれらの３つの一般的なタイプの代表である。本発明は、このような複雑形状を有する燃焼ボウルを収容することができるオイル空洞およびオイル空洞チャネルを提供する。
【００１６】
ピストンクラウンおよびピストン全体は、鋼鉄材料で作製される。ピストンクラウン１０の形状は、鍛造プロセスによって形成される。
【００１７】
本発明の例示の実施形態に従えば、ピストンクラウンにおけるオイル空洞チャネルは、燃焼ボウルまたはその部分と同様のプロセスによって作製される。示される実施系形態では、オイル空洞チャネルは、鍛造プロセスによって、続いて加工プロセスによって作製される。
【００１８】
例示の実施形態に従えば、燃焼ボウルを形成するための鍛造型およびオイル空洞チャネルを形成するための鍛造型は、対応する形状を有する。２つの型は、互いに対応する、類似の真っ直ぐなセクションおよび類似の湾曲したセクションを有する。
【００１９】
図４には、鍛造プロセス後のピストンクラウン１０の断面が示される。鍛造プロセスは、必ずしも周方向に均一な幅「Ｗ」または均一な深さ「Ｄ」を有する必要はない環状溝３０を形成する。溝３０の幅は、燃焼ボウルの側部がピストンクラウンの外側面から最も遠くにある部分で、より大きくなる。これらの領域は、図３に符号４０によって示される。同様に、溝３０が最も狭い領域は、角部または側部分間の交点にある。
【００２０】
鍛造によって作製される溝３０の深さＤは、鍛造プロセスで用いられる型に依拠する。鍛造型が鋼鉄のクラウン部材に入り、それらが交換または修復を必要とする前に依然として繰り返し用いられ得る深さに対して、実用限界が存在する。
【００２１】
本発明の例示の実施形態に従うオイル空洞を形成することにおけるその後のステップとして、オイル空洞の形状は、図５に示される形状に加工される。加工プロセスにおける１つのステップでは、部材５０によって示される加工工具が、鍛造プロセスによって形成されたオイル空洞３０の中へ挿入され（矢印５２の方向に）、オイル空洞チャネルの外面を仕上げ、ボウルの周り全体に環状溝６０を形成するために用いられる。この機械旋削は、オイル空洞チャネルをピストンクラウンの上部リーチの中へ（頂部リング溝の付近かつピストンの頂面または外側リム８０に隣接して）延ばす。完全に加工された溝６０は、鍛造プロセスで作製された最初のチャネル３０の上方に延在する。
【００２２】
「機械旋削」または単に「旋削」とは、加工対象物が旋盤上などを回転する間に切削工具、典型的には非回転工具ビットが直線状に移動する加工プロセスである。「機械旋削」は、加工対象物の内面または外面のいずれかの上におけるこのような切削または仕上げ動作を意味し得る。その上のオイル空洞チャネルの表面の一部を加工する際、機械旋削は、内面を仕上げるまたは形成する。
【００２３】
機械旋削プロセスは、表面３１などのオイル空洞チャネル３０の内面の一部を加工し仕上げるためにも用いられ得る。燃焼ボウルの複雑形状に合わせるためのオイル空洞の複雑形状によって、複数の突起または凹部が、鍛造プロセスにおいて鍛造型によって内部空洞表面上に形成され得る。加工プロセスにおいて用いられる旋削手順によって、凹部および突起間の領域は、このステップで仕上げらずに（すなわち、加工されずに）残される。図５における内側空洞チャネル表面３２および３３は、鍛造後、仕上げられず、それらの元の状態のままである。
【００２４】
図３には、仕上げられた環状溝６０の外周が隠線６０’によって示される。加えて、複雑形状のオイル空洞の内側の仕上げ表面（表面３１など）が隠線３０’によって示される。図５には、仕上げられずに残される領域（たとえば、凹部）が参照符号３２および３３によって示される。図４に示される形状３０を有するオイル空洞チャネルが鍛造型によって形成され得る。
【００２５】
典型的な鍛造動作では、ピストンクラウン部材１０の下部材におけるオイル空洞チャネルは、別の鍛造型がピストンクラウン部材の上面または上側に複雑形状の燃焼ボウルを形成しているのと同時に、形成されるであろう。
【００２６】
本発明のプロセスは、複雑形状の燃焼ボウルの外周形状と類似のまたは実質的に同一の周内側形状を有するピストンのための環状オイル空洞を提供する。これは、オイル空洞と燃焼ボウル１２との間の壁領域７０の厚さを最小化し、燃焼ボウルの外側の周りの壁厚さを均一にする。鍛造プロセスおよび加工プロセスの実用限界によって、すべての壁の厚さが燃焼ボウルの周囲の周りで完全に同一ではないであろう。しかしながら、本発明は、壁厚７０をオイル空洞全体にわたってできるだけ薄く均一にする。これは、ピストンが仕上げられるときにオイル空洞に導入されるオイルがボウル壁表面および外側リム８０の温度を適切な限度内に維持することを可能にし、有害なホットスポットを回避する。
【００２７】
本発明では、ホットスポットを生み出し得る厚い壁セクションが最小化または省略される。過熱するピストンの領域（「ホットスポット」とも呼ばれる）は、割れるまたは欠けることがある弱いスポットを作り出し得る。この態様でのピストンの故障は、費用のかかる修繕、場合によってはエンジンの交換につながることがある。
【００２８】
壁が均一な厚さを有し比較的薄いとき、ピストンのための好ましい冷却が提供され得る。より薄い壁を有するピストンは、エンジン上にあまり歪みを与えない、より小さい重量も有する。これは、より良好な燃費およびより少ない有害排出物をもたらす。
【００２９】
図６は、ピストンクラウンの複雑な燃焼ボウルの形状に形状が対応するピストンクラウンのオイル空洞チャネルを形成する例示の方法のフローチャート１０８を提示する。まず、ピストンクラウン部材は、鋼鉄材料１１０で作製される。これは、任意の好都合な製造手順によって行われ得る。
【００３０】
その後、複雑形状の燃焼ボウルは、ピストンクラウン部材１１２の頂部または上部の表面に形成される。このステップは、鋼鉄の鍛造プロセスによって形成される。
【００３１】
同時にまたはその後、燃焼ボウルの形状に類似であるまたは対応する形状を有するピストンクラウン部材の下面または下側部に、オイル空洞チャネル３０が形成される。これは、ボックス１１４に示される。このステップは、また、鍛造プロセスによって、好ましくはボウルを鍛造するのと同時に行われる。
【００３２】
最終的には、ピストンクラウン部材のオイル空洞チャネルが、その大きさを拡張し、それをピストンクラウン部材の外側リム８０および燃焼ボウルにより近づけるために、仕上げ加工される。このステップでは、環状溝６０が切削工具によって形成され、機械旋削作業によって仕上げられ得る空洞チャネルの他の表面（すなわち、凹部および突起間の領域以外）が所望のとおりに仕上げられ得る。
【００３３】
図７〜９には、複雑な燃焼ボウル２１２を有する別の例示のピストン２００が概して示される。例示のピストン２１０のクラウン部材２１０は、鍛造によって製造されて複雑な燃焼ボウル２１２を作り出す。クラウン部材２１０は、中心軸の周りに周方向に延在する外側リム２８０を含む。燃焼ボウル２１２は、外側リム２８０から内側に垂下し、外側リム２８０から内側に延在する少なくとも１つの突出部２２６を含む。図７〜図９のこの例示の実施形態では、燃焼ボウル２１２は、互いに対向して配置される一対の突出部２２６を含む。代替的には、ピストン２００は、外側リム２８０に沿って周方向に互いに離間される、より多くの数の突出部２２６、たとえば４個、５〜８個、または最大１０個の突出部２２６を含んでもよい。例示の実施形態では、突出部２２６は大きさが等しく、突出部２２６は等距離で互いに離間され、各突出部２２６は外側リム２８０から燃焼ボウル２１２の基部まで延在する。しかしながら、突出部２２６は、異なる大きさおよび形状を備えてもよく、等しくない距離で離間されてもよい。図７〜図９の例示の実施形態では、燃焼ボウル２１２の基部は、突出部２２６から上方向に延在して中心軸に頂点を形成する。しかしながら、燃焼ボウル２１２は、他の形状を備えてもよい。この例示の実施形態の突出部２２６は、外側リム２８０と燃焼ボウル２１２の基部との間に鋭点も提示し、突出部２２６間の空間は凹状面を提示する。
【００３４】
クラウン部材２１０は、燃焼ボウル２１２の反対側に面する下方クラウン表面２３１をさらに含む。突出部２２６の反対側に位置する下方クラウン表面２３１の部分は鍛造されたままの状態で残されており、突出部２２６間の空間の反対側に位置する下方クラウン表面２３１の部分は加工される。加工された部分は、最終的にオイル冷却空洞２３０の一部を形成するであろう部分である。複数のリング溝を含むリングベルト２２８の上部分が、燃焼ボウル２１２の反対側に外側リム２８０から垂下する。内側リブ２３８の上部分は、下方クラウン表面２３１から下方向にかつ中心軸に沿って周方向に延在する。図８は、クラウン部材２１０を下部材２０２に接合する前のクラウン部材２１０の断面である。
【００３５】
図７〜図９の例示のピストン２００の下部材２０２は、複数のリング溝を提示しリングベルト２２８の上部分に接合されるリングベルト２２８の下部分を含む。ピストン２００の下部材２０２は、内側リブ２３８の上部分に接合される内側リブの下部分も含む。例示の実施形態では、クラウン部材２１０を下部材２０２に接合するために、ハイブリッド誘導溶接が用いられる。図９は、接合ステップ後のクラウン部材２１０および下部材２０２の断面である。しかしながら、たとえば摩擦溶接、レーザ溶接、別の溶接技術、または接着など、他の接合法が用いられてもよい。下部材２０２は、リングベルト２２８から内側リブ２３８まで延在する下壁２４２も含む。リングベルト２２８、下壁２４２、内側リブ２３８、および下方クラウン表面２３１はともに、ピストン２００の中心軸の周りに周方向に延在するそれらの間の冷却空洞２３０を形成する。ピストン２００の下部材２０２は、リングベルト２２８から垂下する側壁２０４も含み、側壁２０４は、間にあるピンボス２０６によって互いに離間される。各ピンボス２０６は、ピンボア２４４を有して形成される。
【００３６】
本発明の別の局面は、図７〜図９に示される例示のピストン２００を製造する方法を提供する。図１０は、例示の実施形態に係るピストン２００を製造する一般的なステップを列挙するフローチャートである。この例示の実施形態では、当該方法は、鋼鉄などの金属材料を鍛造して上部クラウン部材２１０を形成することによって始まる。鍛造ステップは、少なくとも１つの突出部２２６または外側リム２８０に沿って周方向に互いに離間される複数の突出部２２６を含む外側リム２８０および燃焼ボウル２１２を形成することを含む。上部クラウン部材２１０は、また、燃焼ボウル２１２の反対側に外側リム２８０から垂下するリングベルト２２８の上部分を含むために、鍛造される。例示の実施形態によれば、鍛造ステップは、９５０℃より高い温度での熱間鍛造、または７５０〜９５０℃の範囲にある温度での温間鍛造のいずれかを含む。例示の実施形態によれば、鍛造ステップの間に複雑な燃焼ボウル２１２を形成した後には、燃焼ボウル２１２のさらなる加工は行われない。しかしながら、外側リム２８０は部分的に加工され、燃焼ボウル２１２は、燃焼ボウル２１２のいくつかの領域において任意に加工されてもよい。下部材２０２は、鍛造、鋳造、または別の方法によって形成され得る。
【００３７】
当該方法は、クラウン部材２１０を下部材２０２に接合する前に、鍛造されたクラウン部材２１０の燃焼ボウル２１２の反対側に位置する下方クラウン表面２３１の一部を加工することをさらに含む。例示の実施形態では、当該方法は、オイル冷却空洞２３０を形成するであろう下方クラウン表面２３１の部分の部分的な加工を含んでもよい。また、例示の実施形態によれば、下方クラウン表面２３１の加工された部分は、突出部２２６間の空間の反対側に位置する。突出部２２６の反対側に位置する下方クラウン表面２３１の部分は、鍛造されたままで加工されずに残される。当該方法は、ピストン２００の周囲に環状溝２６０を加工することも含んでもよい。図９に示されるように、加工された環状溝２６０は、リングベルト２２８に隣接して位置する。
【００３８】
加工ステップの後、当該方法は、上部クラウン部材２１０を下部材２０２に接合することを含む。接合ステップは、内側リブ２３８の下部分を内側リブ２３８の上部分に接合することと、リングベルト２２８の上部分をリングベルト２２８の下部分に接合することと、したがって内側リブ２３８とリングベルト２２８と下壁２４２と下方クラウン表面２３１との間に冷却空洞２３０を形成することとを含む。
【００３９】
例示の方法は、上部クラウン部材２１０を下部材２０２に接合するために、ハイブリッド誘導溶接を含む。ハイブリッド誘導溶接技術は、誘導によって部材２０２，２１０を加熱することと、接合の直後に部材２０２，２１０を中心軸を中心として互いに対して３６０°未満で回転することとを含む。ハイブリッド誘導溶接ステップの終わりには、ピンボア２２４に対して特定の位置に、少なくとも１つの突出部２２６または複数の突出部２２６が配置される。しかしながら、クラウンを下部材に接合する方法は、代替的に、摩擦溶接もしくはレーザ溶接、または接着などの別の溶接技術を含んでもよい。
【００４０】
本発明は例示の実施形態に関して記載されているが、変形および修正が以下の請求項の全範囲内でなされ得るため、そのように限定されるべきではないということも理解されるべきである。
【００４１】
すべての請求項のおよびすべての実施形態のすべての構成は、そのような組み合わせが互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせられ得ることが理解される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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